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带固定水翼滑行艇阻力与耐波性能研究
| 论文题名： | 带固定水翼滑行艇阻力与耐波性能研究 |
| 关键词： | 滑行艇;固定水翼;阻力性能;耐波性能;计算流体动力学 |
| 摘要： | 随着社会的快速发展，人们对海洋开发的力度日益加大，相应地对船舶的适航性要求也越来越高。滑行艇是应用最早的高性能船舶，具有较好的快速性，但是其在波浪中的耐波性能很差。为了改善滑行艇在波浪中的耐波性能，可采取在艇体上加装附体的方式。本文利用基于CFD方法的STAR-CCM+软件，研究增设固定水翼对滑行艇阻力与耐波性能的影响。 首先，对滑行艇水动力性能的数值计算开展研究。通过对一棱柱型艇模型阻力的计算，分析了网格划分和时间步长对艇阻力计算结果的影响，获得一种高效而精度良好的网格划分方式和时间步长设置方式;进而采用域动网格技术来实现六自由度数值模拟、重叠网格处理网格运动问题和直角切割网格来适应复杂表面的方法对一滑行艇模型静水直航运动进行模拟。接着，采用软件内的VOF模块，对多个波高的规则波中滑行艇迎浪运动进行了模拟。通过与试验值或理论值的对比分析，证明了数值计算方法能够较准确计算滑行艇的水动力性能。 然后，针对不同纵向安装位置、不同主翼面积、不同主翼距艇底安装高度及不同主翼安装迎流攻角的固定水翼对滑行艇阻力与耐波性能的影响进行了分析。计算结果表明增设合适的固定水翼能够明显改善滑行艇的耐波性能，具有适当负的主翼安装迎流攻角的艏水翼效果最好，其通过增大艇的纵倾，从而获得更大的升力，静水中的减阻效果也较好。 最后，对一带艏固定水翼滑行艇和原型艇在不同航速下的静水阻力和航行姿态进行了详细地计算和比较研究，并在规则波迎浪条件下，对不同航速、不同波长及不同波高时的航行阻力和波浪增阻、纵摇与垂荡运动、重心及艏部垂向加速度进行了详细的对比分析。结果表明增设适当的艏固定水翼能够明显地减小滑行艇在中速和部分高速时的静水阻力，同时显著改善波浪中的耐波性能，但航速很高时，静水阻力和波浪中的航行阻力增大严重。 |
| 作者： | 周进 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 苏玉民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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